CC复合材料的制备及方法
纤维复合材料及其制造方法
耐疲劳性能好
• 疲劳破坏是材料在变载荷作用下， 由于裂纹的形成和扩展而形成的低 应力破坏。聚合物复合材料疲劳破 坏总是从纤维的薄弱环节开始，逐 渐扩展到结合面上，破坏前有明显 的预兆，而且纤维与基体的界面能 阻止裂纹的扩展。大多数金属材料 的疲劳强度极限是其抗拉强度的20 ％-50％，而碳纤维/聚酯复合材料的 疲劳极限可为其抗拉强度的70％-80
FRP注射成型过程：
预浸渍料加入料筒，适当加温加压，当物料运动到喷嘴时， 粘度应达到最低值，并被迅速注入模腔。在热压作用下固化定型， 然后开模取出制品。
FRTP和FRP的注射成型特点对比
(1) FRTP可以反复加热塑化， 物料的熔融和硬化完全是物理变 化；FRP加热固化后不能再塑化， 固化过程为不可逆反应。 (2) FRTP受热时，物料由玻璃态变 为熔融的粘流态，料筒温度要分段 控制，其塑化温度应高于粘流温度， 但低于分解温度；FRP在料筒中加 热时，树脂分子链发生运动，物料 熔融，但接着会发生化学反应、放 热，加速化学反应过程。因此， FRP注射成型的温度控制要比FRTP 严格得多。
cc复合材料置于高温和快速加热的环境中由于蒸发升华和可能的热化学氧化其部分表面可被烧蚀但其表面的凹陷浅良好地保留其外形且烧蚀均匀而对称碳的升华温度是3700材料苯乙烯尼龙酚高硅氧酚醛有效烧蚀热kcalkg1100014000173024904180不同树料的有效烧蚀热的比较43化学稳定性常温下化学稳定性好但耐热氧化性能差44抗氧化防护涂层法添加抗氧化剂涂层法是在制备好的cc材料上进行sicsin或其它耐火材料的涂层包括扩散法和化第四节混杂纤维复合材料定义混杂纤维复合材料是指两种或两种以上纤维混杂增强一种基体构成的复合材料重要意义
产生的裂纹在通过粘结界面时，纤维产生应力集中，严 C/C复合材料的强度下 重时导致纤维断裂。
碳基复合材料制备及其性能分析
碳基复合材料制备及其性能分析随着科学技术的不断发展，材料科学也逐渐得到了广泛的发展与应用。
其中，碳基复合材料具有着优异的性能优势，在航空、航天、汽车、体育器材等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍碳基复合材料的制备方法以及性能分析。
一、碳基复合材料的制备方法碳基复合材料是由纤维素、玻璃、碳纤维或者其他高性能材料与树脂组合而成，技术成熟的制备方法包括热固化法、热熔法和射出法。
1. 热固化法热固化法是将预制的填料与热固化树脂混合后，在温度和压力的作用下进行固化。
该方法原理简单，通过控制温度、时间和压力等因素可以实现对复合材料的可控制制。
2. 热熔法热熔法将树脂加热成液态后放置在纤维材料表面，经过加压加热凝固后，形成完整的复合材料。
相较于热固化法，该方法制备周期短，但是缺点是材料容易出现角部溶解等质量问题。
3. 射出法射出法主要是将树脂加热成液态后，通过注射的方式将树脂注入到纤维材料中，根据制品要求使用不同的加压方式，如射出密实法、压模法、旋转法等等。
该方法不仅能够制备简单的产品，同时也能够制备复杂的形状和曲线。
以上三种方法各有优劣，可根据不同的复合材料要求来选择最合适的方法进行制造。
二、碳基复合材料性能分析碳基复合材料性能优异主要体现在以下几个方面：1. 高强度由于碳纤维具有极高的强度和刚性，碳基复合材料在强度和刚性方面表现出色。
同时，与传统的金属材料相比，碳基复合材料更加轻巧，具有更高的比强度和比刚度，适用于制造对强度要求较高但是要求轻量化的产品。
2. 耐热性碳基复合材料在高温环境下表现出色，其工作温度范围较广，通常可达到800℃，对于制造高温炉、发动机、航空航天器材等具有重要作用。
3. 耐腐蚀性碳基复合材料本身的化学惰性较强，不容易被腐蚀，对氧化性介质具有很好的耐腐蚀性。
适用于制造酸性、碱性环境下的化工设备和海洋设备等。
4. 耐疲劳性由于碳基复合材料具有较高的抗疲劳性能，因此适用于制造需要经受大量反复载荷的产品，如振动设备、风力设备等。
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能一、本文概述本文旨在探讨石墨烯聚苯胺复合材料的制备工艺及其电化学性能。
石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，因其出色的电导性、高比表面积和良好的化学稳定性，在电化学领域具有广泛的应用前景。
聚苯胺，作为一种导电聚合物，具有良好的电化学活性和环境稳定性。
将石墨烯与聚苯胺复合，可以充分发挥两者的优势，提高复合材料的电化学性能。
本文将首先介绍石墨烯和聚苯胺的基本性质，然后详细阐述石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位聚合法等。
随后，通过对制备的复合材料进行结构表征和电化学性能测试，分析其电化学性能的影响因素及优化条件。
本文还将讨论石墨烯聚苯胺复合材料在超级电容器、锂离子电池等电化学器件中的应用潜力，并展望其未来的发展前景。
通过本文的研究，旨在为石墨烯聚苯胺复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导，推动其在电化学领域的广泛应用。
二、石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法石墨烯聚苯胺复合材料的制备是一个融合了化学合成和纳米材料制备技术的复杂过程。
这种方法的关键步骤包括石墨烯的制备、聚苯胺的合成以及两者的复合。
我们需要制备高质量的石墨烯。
这通常通过化学气相沉积（CVD）法、氧化还原法或剥离法实现。
其中，氧化还原法是最常用的一种方法，它通过将天然石墨与强氧化剂反应，生成氧化石墨，再经过热还原或化学还原得到石墨烯。
接下来，我们合成聚苯胺。
聚苯胺的合成通常通过化学氧化聚合法进行，如使用过硫酸铵作为氧化剂，在酸性条件下将苯胺单体氧化聚合，生成聚苯胺。
制备石墨烯聚苯胺复合材料的核心步骤是将石墨烯和聚苯胺进行有效复合。
这可以通过溶液混合法、原位聚合法或熔融共混法实现。
其中，溶液混合法是最常用的一种方法。
将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后加入聚苯胺溶液，通过搅拌或超声处理使两者充分混合。
随后，通过蒸发溶剂或热处理使复合材料固化。
为了进一步提高复合材料的性能，我们还可以在制备过程中引入其他添加剂或进行后处理。
复合材料的制备及应用分析
复合材料的制备及应用分析复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的一种新型材料，它是一种将不同的材料进行合理地组合，以形成想要的特殊性能的新材料。
复合材料可以是纤维增强塑料，碳纤维增强复合材料等，由于其具有高强度、高刚度、高耐腐蚀性、低密度等特点，已被广泛应用于航空、船舶、汽车、建筑等领域，成为现代工业技术的重要组成部分。
一、复合材料制备技术复合材料的制备涉及到多种技术，其中包括纤维增强塑料成型、层板成型、铸造、钣金成型、注塑成型等多种方式。
其中，纤维增强塑料成型技术是一种应用最为广泛的制备技术。
1、手层叠加法手层叠加法是最简单的复合材料制备工艺，通常通过将预浸渍的纤维层一层层地叠加在模具中来制作成型件。
手层叠加法可以利用复合材料的线性材料特性，或选择适当的层厚度、叠加方向和纤维性质，从而获得所需的强度和刚度。
2、自动化层叠加法自动化层叠加法的原理与手层叠加法相同，但它使用的是自动化设备，其实现方式可以是各种，包括将预浸渍的纤维层喷涂到热压模具上、利用熔体将预先切割好的纤维增强材料纤维融合、自动化激光或者机械加工预渲染的纤维增强塑料等等。
3、自动化成型法自动化成型法是通过自动化设备将预先切割好的复合材料放入热压模中，进行成型制造的技术。
利用热和压力，这种技术可以在短时间内形成无缝的结构件。
自动化成型法广泛应用于大型、复杂的结构件，包括飞机翼、机身等。
4、预浸型复合材料预浸型复合材料是一种制造复合材料的高效技术。
它通常是通过将预先浸渍过的纤维加固材料与之结合，然后将其固化，使得它失去一部分基成分，获得更高的耐腐蚀性和高强度。
与先进的手工布置系统相比，预浸型复合材料的生产效率更高。
二、复合材料的应用领域由于复合材料具有高强度、高刚度、耐腐蚀性和较低的密度等特点，它被广泛应用于航空、船舶、汽车、建筑等领域。
1、航空工业由于复合材料具有优异的强度和轻量化的特点，它已被广泛应用于航空工业的制造中，包括飞机和航天器的结构，发动机等。
CC复合材料(1)(详细分析：复合材料)共5张PPT
树脂浸渍碳是经高温生成的，通常产碳率较高，但难以石墨化，且电阻率高，热导率差，最终生成的石墨为各向异性的。 碳/碳复合材料是由各种碳纤维或各种碳织物增强碳,或石墨化的树脂碳(或沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形成的复合材料。 热解碳原料来源丰富，质量可靠，品种多，且成本低，选材范围广。 C/C复合材料且质量小、刚性好，并且是极耐高温的材料，其强度随温度升高而增加，在2500℃达到最大值，同时它有良好的抗烧蚀性能和
抗沥热青震 浸性渍能碳，通是常宇于纤航低维中压非或与常常树重压要下脂的残预材余料碳浸，，料例因如而作产为碳导率弹较的低鼻，锥但体易热。于石压墨制化坯，最终生成的石墨为各向同碳性化的，其电阻率低，C热/导C性复好合，材模料量高
。 2 C/C复合材料的制备
短纤维与沥青或
树脂混合物
喷射制坯
石墨化
石墨化C/C复合材料
基体材料分为热解碳与浸渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥 青经碳化或石墨化制得。
热解碳原料来源丰富，质量可靠，品种多，且成本低，选材 基体材料分为热解碳与浸渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥
碳/碳复合材料
9.1 概述
碳/碳复合材料是由各种碳纤维或各种碳织物增强碳,或石 墨化的树脂碳(或沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形 成的复合材料。
C/C复合材料且质量小、刚性好，并且是极耐高温的材料，其强 度随温度升高而增加，在2500℃达到最大值，同时它有良好的 抗烧蚀性能和抗热震性能，是宇航中非常重要的材料，例如作 为导弹的鼻锥体。C/C复合材料还具有优异的耐摩擦性能和高 的热导率，使其在飞机、汽车刹车片和轴承等方面得到应用。 但是C/C复合材料不能在氧化性气氛中耐受高温，因此关于C/C 复合材料的抗氧化研究是一个重点内容。
复合材料的制备方法和工艺流程
复合材料的制备方法和工艺流程复合材料由两种或两种以上不同种类的材料组成，以互补和协作的方式结合在一起。
它是一种现代的、高性能的材料，因其优异的性能被广泛应用于太空、军事、汽车、航空、船舶、建筑和体育器材等领域。
本文主要介绍复合材料的制备方法和工艺流程。
一、材料的选择和设计复合材料的制备首先要遵循“材料设计”的原则，也就是根据所需的性能和用途，选取合适的材料，并进行深入的研究和设计。
选取材料时要考虑它们的成本、可用性、加工性、耐用性、强度、韧性、密度、热性能、电性能、振动等特性。
二、预制备处理预制备处理是指在复合材料制备前，对原材料进行处理。
这些处理旨在改善材料的性能，并准备加工之用。
下面是一些常规的预制备处理方法：1. 纤维的表面处理：纤维的表面处理可以使其更具有附着力、耐水性和化学稳定性。
这可以通过化学处理、表面改性、表面覆盖、氧化、电化学方法和等离子体处理等方式实现。
2. 树脂的过滤：在树脂的制备过程中，可能会产生颗粒物和杂质。
这些颗粒物和杂质会影响树脂的成型性能和强度。
因此，要在树脂制备前对其进行过滤和去除杂质。
三、复合材料的成型方法复合材料的成型方法主要有手工层压、自动层压、注塑成型、挤出成型等。
这些成型方法的选择取决于材料的性质、制备要求和加工成本等因素。
1. 手工层压：手工层压是一种较为简单的成型方法，在制备中使用的是手工制造的“模具”。
首先将纤维和树脂混合成浆状，均匀涂在模具表面。
然后将纤维放在树脂浆上，并依次加上更多的纤维和树脂，直到形成完整的复合材料。
2. 自动层压：自动层压是一种全自动化的制备方法，其原理是在制备过程中使用自动控制系统。
自动层压设备由成型模块和控制系统组成。
在制备过程中，将预处理的纤维或预浸树脂制成所需的形状，并放入模具中，再加上压板和电热片。
控制系统会自动将温度和压力调整到适当的值，以制备出所需的复合材料。
3. 注塑成型：注塑成型主要用于制备高强度、高密度和复杂形状的复合材料。
掺杂改性C_C复合材料研究进展
第30卷第11期2011年11月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.30No.11Nov.2011特约专栏收稿日期:2011－09－24通信作者:崔红，女，1969年生，研究员，博士生导师掺杂改性C /C 复合材料研究进展崔红，闫联生，刘勇琼，张强，孟祥利(西安航天复合材料研究所，陕西西安710025)摘要:陶瓷掺杂改性碳/碳(C /C )复合材料在保持C /C 复合材料原有优异高温力学性能及尺寸稳定性等特性的前提下，显著提高了C /C 复合材料的高温抗氧化、抗烧蚀性能，且其具有可设计性和良好的抗热震性能等优势，是新型高超声速飞行器和新一代高性能发动机热防护部件的理想候选材料。
综述了国内外在SiC 陶瓷掺杂改性C /C 复合材料，ZrC ，ZrB 2超高温陶瓷掺杂改性C /C 复合材料以及TaC ，HfC 超高温陶瓷掺杂改性C /C 复合材料等方面的最新研究进展和应用情况，并分析了陶瓷掺杂改性C /C 复合材料目前研究及应用中存在的主要问题和今后潜在的研究发展方向。
关键词:高温材料;C /C 复合材料;掺杂改性;抗氧化中图分类号:TB333文献标识码:A 文章编号:1674－3962(2011)11－0013－05Advances on Ceramic Hybird ModifiedCarbon /Carbon CompositesCUI Hong ，YAN Liansheng ，LIU Yongqiong ，ZHANG Qiang ，MENG Xiangli(Xi'an Aerospace Composite Material Institute ，Xi'an 710025，China )Abstract :Being the ideal candidate material for thermal protection parts in supersonic flight and the high performancerocket engine ，carbon /carbon composites modified by ceramic hybrid have good oxidation and ablation resistance ，design-ability ，good thermal shock resistance as well as the inherent unique comprehensive properties ，such as excellent mechani-cal properties and dimensional stability at high temperature．The present status of research and application of carbon /car-bon composites modified by the SiC ceramics and ZrC ，ZrB 2，TaC ，HfC ultrahigh temperature ceramics were summarized．The existing problems and the potential development direction on the investigation of the ceramic hybrid modification C /C composites were also proposed．Key words :high temperature materials ;carbon /carbon composites ;hybird modification ;anti-oxidation1前言碳/碳(C /C )复合材料即碳纤维增强碳基体复合材料，是一种特别具有性能可设计性和抗热震性的先进复合材料，它以优异抗烧蚀性能、高比强度、高比模量、及高温下极好的力学性能和尺寸稳定性等一系列突出的特点，特别适合于需要材料具有较高物理性能和化学稳定性的高温环境下使用，已成功地在航空航天领域得到广泛应用，如航天器鼻锥、机翼前缘、固体火箭发动机(SRM )喉衬及扩张段和飞机刹车片等，C /C 复合材料是应航空航天领域的需要而开发的最成功的材料之一［1－2］。
CC复合材料的氧化烧蚀与应用详解
3.3.2 固相复合技术
将抗烧蚀组元以固相颗粒的形式引入C/C复合材料中，抗烧蚀组元可能 是单质元素，如Si、Ti、Zr等也可能是碳化物ZrC、TaC和SiC,硼化物 HfB2和ZrB2，硅化物TiSi3、MoSi2等
将超高温陶瓷粉末ZrB2、TaC 、HfC粉末加入预制体中，然后通过等温化学 气相沉积(ICVI)制备出C/C-ZrB2、C/C-SiC-ZrB2、C/C-SiC-ZrB2-HfC等复 合材料。 当热流密度为3920kW/m2时，C/C-ZrB2复合材料抗烧蚀性能优于其他几种。 当热流减小时，SiC的添加有助于抗烧蚀性能的提高，HfC的加入可提高 C/C-SiC-ZrB2复合材料的抗烧蚀性能而TaC的引入则会降低抗烧蚀性能。
实验结果表明，热解炭片层结构的取向对C/C复合材料的烧蚀性能有 显著的影响。具有粗糙层结构的C/C复合材料石墨化度高，不同炭结构之 间结合好，线烧蚀率和质量烧蚀率较小，抗烧蚀性能好；此外材料的密度 也有影响。
3.3 基体改性
基体改性法是指在C/C复合材料的基体中加入抑制剂或抗烧蚀组元，
在高温下隔离炭材料表面活性点，提高氧化起始温度，还可以形成玻
战略导弹：鼻锥驻点温度达到7000K易严重烧蚀，若出现不
超音速飞行器：发动机罩进气室、机翼引擎以及鼻锥部分温
对称烧蚀易影响飞行稳定性
度一般为2000~2400℃高温；超燃冲压发动机长时间处于高温、
大热流等极端恶劣环境下
1.1 C/C复合材料的优点：
C/C复合材料具有低比重、高比强度、高比模量、低热膨胀
3.3.3 先驱体浸渍裂解转化法（PIP）
工艺基本步骤是在一定的压力和温度条件下，将炭纤维预制体放入先 驱体有机聚合物中浸渍，烘干溶剂后在一定条件下交联固化，再在一 定气氛下进行高温热处理，使先驱体成功的从有机物裂解为无机物， 进而转变为陶瓷基体，经过一定周期的反复的浸渍裂解最终获得所需 密度的复合材料。
cc复合材料的氧化烧蚀与应用
I. 研究重点在于设计致密化工艺来控制C/C复合材料中基 体炭的结构、材料密度和石墨化度，进而获得优越的抗 烧蚀性能
II. 基体改性方面：需解决材料内部存在孔隙和微裂纹问题， 在C/C复合材料加入超高温陶瓷时易出现分布不均匀问 题
III. 抗烧蚀涂层方面：涂层与C/C复合材料的界面相容性、 热膨胀匹配性、涂层高温稳定尚未彻底解决
三向3D增强C/C复合材料整体性好，具有较好的各向同性
相关研究表明：相同致密化工艺与烧蚀条件下，4D编织预制体作增 强体C/C复合材料比4D预制体增强C/C复合材料的烧蚀性能好，且 预制体中炭纤维束越粗，抗烧蚀性能越好
3.2 热解炭织构对C/C复合材料烧蚀性能影 响：
C/C复合材料的致密化工艺主要为化学气相渗透（CVI）和液相 浸渍工艺。
优点：在大气环境内可以制备较致密涂层、沉积效率高成本低、涂层 比较均匀，厚度可以控制 缺点：涂层气孔率较高，涂层与基体界面咬合弱，在高温循环时易剥 落与开裂
通过实验采用等离子喷涂法在C/C复合材料SiC内涂层的表面制作 TaC抗烧蚀涂层，ZrC抗烧蚀涂层以及MoSi2基复合涂层。在1900℃ 具有良好的抗烧蚀性能。
报告人：
一．研究背景 二．抗烧蚀性能评估 三．耐高温抗烧蚀C/C复合材料的制备方法 四．总结与展望
C/C复合材料是一种在航空、航天及核工业等高技术领域的 热端构件中具有广阔发展前景的耐高温结构材料。
火箭喉衬喷管：以2000℃/s速度骤然升温，且固体颗粒或 Al2O3液滴产生高燃速气流的剧烈冲刷和化学腐蚀 战略导弹：鼻锥驻点温度达到7000K易严重烧蚀，若出现不 对称烧蚀易影响飞行稳定性 超音速飞行器：发动机罩进气室、机翼引擎以及鼻锥部分温 度一般为2000~2400℃高温；超燃冲压发动机长时间处于高温、 大热流等极端恶劣环境下
碳碳复合材料讲解
03
飞机刹车 材料关键
技术
C/C复合材料产业现状
C/C复合飞机刹车材料预制体成型技术 C/C复合飞机刹车材料快速致密化技术 C/C复合飞机刹车材料的氧化防护技术 C/C复合飞机刹车材料再生修复技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C/C复合材料产业现状
03
C/C复合飞机刹车材料预制体成型技术
预制体是C/C复合材料的增强骨架，它直接决定或影响着后续制备复合 材料的力学、热物理和摩擦等性能。
03
①先进碳/ 碳复合飞机刹车材料关键技术研究
先进碳/碳复合材料是我国大型飞机和高性能军机的关键刹车材料，碳/ 碳（C/C）复合材料刹车盘（简称碳盘）是飞机刹车装置普遍使用的关键器材， 它不仅是一种摩擦元件，而且是一种热库和结构元件。碳盘替换传统的钢刹 车盘可以获得明显减重以及大幅度进步刹车盘性能和使用寿命的效果，因此， 自从20世纪70年代装机首飞成功以来，目前国际上已有100余种大中型民航 客 机和先进军机采用了碳刹车技术，是否采用碳刹车装置已成为衡量现代航 空 机轮水平的重要标志之一。
03
C/C复合材料产业现状
C/C复合飞机刹车材料快速致密化技术
为了解决制备周期长这一关键题目，国外进行了大量的研发工作。 早在1994年，美国Textron公司报道，他们研发的高效工艺能在8h内制 备出碳盘样品，但主要题目是该方法一炉只能制备一个样品，至今仍未 能实现工程化。Vaidyaraman S等人研究的强制活动热梯度法能使沉积 速率进步12～30倍，但仅适用于制备外形简单的小样品（直径小于 100mm，厚度小于10mm），同样一炉只能制备一个样品，仍然无法
03
C/C复合材料产业现状
C/C复合飞机刹车材料快速致密化技术
cc复合材料
cc复合材料
CC复合材料是由碳纤维和环氧树脂基体组成的一种复合材料。
碳纤维具有轻质、高强度、高模量等优异性能，而环氧树脂基体具有良好的化学稳定性和粘结性能，因此CC复合材料具有
优异的综合性能。
首先，CC复合材料具有轻质高强度的特点。
碳纤维的比重很轻，约为铁的1/4，铝的1/3，因此制成的CC复合材料也非常轻，可大幅度减轻结构的自重。
同时，碳纤维具有很高的拉伸强度和模量，能够有效抵抗外部载荷产生的拉伸变形和断裂，具有很好的抗拉强度和耐久性。
其次，CC复合材料具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
碳纤维具
有较高的熔点和耐高温性能，可在高温环境下维持较好的力学性能。
同时，环氧树脂基体具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱、溶剂等多种腐蚀介质的侵蚀，使得CC复合材料在恶
劣环境中具有良好的耐久性。
此外，CC复合材料还具有良好的尺寸稳定性和复杂形状加工性。
由于碳纤维的线热膨胀系数较低，具有很好的尺寸稳定性，能够在温度变化范围内保持较好的尺寸精度。
同时，CC复合
材料可以通过热压成型、树脂浸渍、自动化编织等工艺加工成复杂形状的零件，具有灵活性和可塑性。
最后，CC复合材料还具有良好的疲劳性能和冲击韧性。
碳纤
维的高强度和高模量使得CC复合材料具有较高的疲劳寿命，
能够在长期循环荷载下保持良好的性能。
而环氧树脂的粘结性
能能够有效吸收和分散冲击荷载，并且具有较好的抗冲击韧性。
综上所述，CC复合材料具有轻质高强度、耐热耐腐蚀、尺寸
稳定性和复杂形状加工性、疲劳性能和冲击韧性等优异的性能。
在航天航空、汽车制造、体育用品等领域具有广泛的应用前景。
高延性水泥基复合材料的制备、性能及基本理论研究
高延性水泥基复合材料（HDCC）是一种具有应变硬化、多缝开裂和高延性等特性的新型纤维增强水泥基复合材料。
概念提出之始，是以微观力学参数为基础进行设计，通过取得基体韧度、界面粘结和纤维特性三者的最优组合，实现高延性。
然而细观力学设计是一个非常大的系统工程，同时水泥基复合材料本身也是一种十分复杂的材料，因此从原材料性能的影响规律和优化配合比，以材料的宏观力学性能作为设计目标，从经验的和定性的初步设计开始，实现HDCC最优的材料制备技术显得很有必要。
断裂韧度反应了基体抵抗开裂的能力，也是高延性水泥基复合材料（HDCC）的设计基础。
Li等指出当聚乙烯醇纤维体积掺量为2％，HDCC 基体的断裂韧度Jm应低于0.01 kJ/㎡。
纤维和基体界面粘结应力一定时，基体的开裂韧度越低，越容易产生多缝开裂现象。
影响HDCC性能的因素非常多，除了原材料品种及性能与配合比参数如水胶比、胶砂比、粉煤灰含量和其他掺合料的影响外，还受养护条件、流动性、龄期等因素的影响。
从而使得HDCC的配合比设计非常复杂困难。
本文全面系统研究了配合比设计参数、原材料优选、拌合物流动性及养护制度等对HDCC的力学性能尤其是拉伸延性的影响，同时测试了部分配合比的干燥收缩、氯离子扩散性和水渗透性。
从粉煤灰掺量、胶砂比、集料含量、纤维掺量、适当的颗粒状材料、水泥品种、粉煤灰品种、防水剂、外加剂掺量及品种、拌合物流动性、不同养护制度等方面，优化了特定材料下的材料制各技术。
所制备的HDCC最大延性达5％左右，达到国际先进水平。
在配合比设计基础上，综合众多因素，本文全面系统研究了配合比设计参数等对HDCC基体的断裂韧度的影响规律。
测试了不同龄期的基体抗压强度、断裂韧度等，深入揭示了水胶比、粉煤灰含量、灰砂比等配合比关键参数和粉煤灰品种，橡胶微粉等对HDCC基体断裂性能的影响规律和机理。
充分表明了微观结构决定着材料的宏观行为。
因此在断裂韧度的基础上，选择了部分基体的配合比，制备了微观测试样品，系统进行了MIP、XRD和纳米硬度等微观性能的分析，并借助裂端位错行为的分子动力学理论，分析了<20nm微孔对断裂性能的影响，并采用拟合与微观力学分析方法，得出了孔隙率和微孔含量与断裂性能之间的定量关系。
CC复合材料制备工艺简介
CC复合材料制备⼯艺简介沥青基碳材料本⽂来源：上海皓越精彩⽂章现在开始碳基复合材料碳/碳(C/C)复合材料是碳纤维增强碳基体的复合材料, 具有⾼强⾼模、⽐重轻、热膨胀系数⼩、抗腐蚀、抗热冲击、耐摩擦性能好、化学稳定性好等⼀系列优异性能, 是⼀种新型的超⾼温复合材料。
C/C复合材料作为优异的热结构-功能⼀体化⼯程材料。
它和其他⾼性能复合材料相同，是由纤维增强相和基本相组成的⼀种复合结构，不同之处是增强相和基本相均由具有特殊性能的纯碳组成。
碳/碳复合材料主要是由碳毡、碳布、碳纤维作为增强体，⽓相沉积碳做为基体经过复合⽽制成，但是它的组成元素只有⼀个就是碳这个元素。
为了增加密度，由碳化⽽⽣成的浸渍碳或浸渍在康铜树脂(或沥青)，也就是说碳/碳复合材料是由三种碳材料复合⽽制成的。
碳碳复合材料的制造⼯艺⼀、碳碳/碳复合材料的制备过程包括增强纤维及其织物的选择、基体碳先驱体的选择、C/C预制坯体的成型、碳基体的致密化以及最终产品的加⼯检测等。
检测等1）碳纤维的选择纱束的排列取向、纱束间距、纱束体碳纤维束的选择和纤维织物的结构设计是制造C/C复合材料的基础，通过合理选择纤维种类和织物的编制参数，如纱束的排列取向、纱束间距、纱束体积含量等，可以决定C/C复合材料的⼒学性能和热物理性能。
积含量等2）碳纤维预制坯体的制备预成型结构件的加⼯⽅式主要有三种：软编、硬编和预制坯体是指按产品形状和性能要求先把纤维成型为所需结构形状的⽑坯，以便进⾏致密化⼯艺。
预成型结构件的加⼯⽅式主要有三种：软编、硬编和软硬混编。
编织⼯艺主要有：⼲纱编织、预浸渍维杆组排、细编穿刺、纤维缠绕以及三维多向整体编织等。
⽬前C复合材料主要使⽤的编织⼯艺是软硬混编。
编织⼯艺主要有：⼲纱编织、预浸渍维杆组排、细编穿刺、纤维缠绕以及三维多向整体编织等。
三维整体多向编织，编织过程中所有编织纤维按照⼀定的⽅向排列，每根纤维沿着⾃⼰的⽅向偏移⼀定的⾓度互相交织构成织物，其特点是可以成型三维多向整体织物，可以有效的控制C/C复合材料各个⽅向上纤维的体积含量，使得C/C复合材料在各个⽅向发挥合理的⼒学性能。
cc复合材料
cc复合材料CC复合材料。
CC复合材料是一种由碳纤维和环氧树脂组成的高性能材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。
本文将从材料特性、制备工艺、应用领域等方面对CC复合材料进行介绍。
首先，CC复合材料的材料特性非常突出。
碳纤维具有高强度、高模量、低密度的特点，使得CC复合材料具有重量轻、刚性高的特性，能够满足工程结构对材料强度和刚度的要求。
同时，环氧树脂具有优异的粘接性能和耐腐蚀性能，能够有效保护碳纤维，延长材料的使用寿命。
因此，CC复合材料在航空航天领域得到广泛应用，可以用于制造飞机机身、导弹外壳等部件。
其次，CC复合材料的制备工艺非常关键。
制备CC复合材料的工艺包括预浸法、浸渍法、热压成型等多种方法。
其中，预浸法是将碳纤维预先浸渍在环氧树脂中，然后经过固化成型而成。
而浸渍法则是将碳纤维放置在环氧树脂中浸渍，再进行固化成型。
热压成型则是在高温高压下将预浸的碳纤维与环氧树脂进行加热压制。
这些工艺的选择和控制对于CC复合材料的性能和质量具有重要影响。
最后，CC复合材料在汽车、船舶、体育器材等领域也有着广泛的应用。
在汽车领域，CC复合材料可以用于制造车身、底盘等部件，能够减轻汽车重量，提高燃油效率，同时具有良好的抗冲击性能。
在船舶领域，CC复合材料可以用于制造船体、桅杆等部件，能够减轻船体重量，提高船舶速度和稳定性。
在体育器材领域，CC复合材料可以用于制造高尔夫球杆、网球拍等器材，具有良好的强度和韧性，提高了运动员的比赛表现。
总之，CC复合材料具有优异的材料特性，制备工艺成熟，应用领域广泛。
随着科技的不断进步，相信CC复合材料将在更多领域展现出其独特的优势，为人类社会的发展做出更大的贡献。
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C/C复合材料的制备及方法
地点：山西大同大学炭研究所
时间：5.31——6.3
学习内容：
一、C/C复合材料简述
C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。
优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。
缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。
二、C/C复合材料的成型技术
化学气相沉积法
气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。
技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。
影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。
工艺方法：温度梯度法
温度梯度法
工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。
接近感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。
温度梯度法的设备如下图：
三、预制体的制备
碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。
二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯
三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭
四、C/C的基体的获得
C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。
热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。
浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂
五、预制体和碳基体的复合
碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制体和碳基体的复合。
渗碳方法：化学气相沉积法。
基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。
化学气相沉积法制备工艺流程：
碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。
六、碳碳复合材料的机械加工和检测
可以用一般石墨材料的机械加工方法，对C/C制品进行加工。
对C/C 制成品的检测大同大学炭研究所没有介绍。
七、C/C复合材料的氧化保护
解决碳碳复合材料高温抗氧化的途径主要是，采用在碳碳复合材料表
面施加抗氧化涂层，使C与O2隔开，保护C/C复合材料不被氧化。
大同大学炭研究所使用的方法是：抗氧化涂层法
抗氧涂层使用的试剂：高锰酸钾，磷酸二氢铝，甲醇
八、C/C复合材料的应用
刹车材料方面的应用
如C/C刹车片，用作飞机、汽车和高速火车的刹车材料等
其它方面的应用，如医疗工业等
碳纳米管制备及方法
仪器：KTL1600管式炉
载体：瓷舟
保护气体：Ar气
原料：液化石油气（丙烷/丁烷）催化剂：二茂铁C10H10Fe，S粉尾气处理：H2O、H2SO4。